QCM réalisé avec le logiciel Questy 

Pour s’auto-évaluer

AIDE

Le gaz parfait :

-     Un gaz est dit parfait si la taille de ses entités est négligeable devant la distance qui les sépare et si les interactions entre elles sont négligeables.

-     À basse pression, tous les gaz peuvent être assimilés à des gaz parfaits.

Masse volumique d'un gaz :

Équation d’état du gaz parfait :

-     Cette équation relie les différentes grandeurs macroscopiques qui permettent de le décrire.

Quelques limites du modèle du gaz parfait.

-     Si la pression et la masse volumique du gaz sont trop importantes, alors le modèle du gaz parfait n’est plus adapté.

-     Le modèle du gaz parfait est adapté :

-     Si la pression est faible ;

-     Si l’entité chimique, qui constitue le gaz,  est de faibles dimensions.

Énergie interne U d’un système

-     L’énergie interne est la somme des énergies cinétique et potentielle microscopiques, c’est l'énergie liée à sa structure interne microscopique, notée U.

-     Énergie interne : U (J)

-     Le plus souvent, on s’intéresse à la variation de l’énergie interne ΔU d’un système

Énergie mécanique d’un système macroscopique :

-     L’énergie mécanique E_m d’un système macroscopique résulte de contributions macroscopiques.

-     L’énergie mécanique d’un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle.

-     Relation :

-     E_m = E_C + E_P.

-     Unité : joule (J)

Énergie totale d’un système :

-     L’énergie totale d’un système est la somme de son énergie interne U et de son énergie mécanique E_m.

-     E_tot = E_m + U

-     La variation d’énergie totale d’un système est égale à la somme des variations de son énergie interne et de son énergie mécanique :

-     ΔE_tot = ΔE_m + ΔU

Système au repos macroscopique :

-     Lorsqu’un système est au repos macroscopique dans le référentiel d’étude, son énergie mécanique est constante.

-     La variation d’énergie totale du système est alors égale à sa variation d’énergie interne :

-     ΔE_tot = ΔU

Deux modes de transfert de l’énergie :

Le travail W

-     Le travail W est un transfert d’énergie qui s’effectue macroscopiquement de façon ordonnée.

-     Il peut être lié au déplacement du point d’application d’une force s’exerçant sur un système.

Le transfert thermique Q

-     Le transfert thermique est de l'énergie cinétique d'agitation des particules qui composent le système ; mais cette agitation est désordonnée.

Travail et transfert thermique :

-     Le travail W et le transfert thermique Q sont des grandeurs algébriques.

-     Par convention :

-     Le travail W et le transfert thermique Q sont comptés positivement s’ils sont reçus par le système.

-     Le travail W et le transfert thermique Q sont comptés négativement s’ils sont cédés par le système.

-     Le bilan énergétique dépend du système choisi.

-     Avant tout bilan, il faut préciser le système d’étude.

-     L’énergie d’un système varie s’il reçoit ou cède de l’énergie.

Le premier principe de la thermodynamique.

-     La variation ΔU_i→f d’énergie interne d’un système,

-     Qui n’échange pas de matière avec le milieu extérieur,

-     Au repos macroscopique,

-     Qui évolue d’un état initial (i) à un état final (f)

-     Est égale à la somme des énergies échangées par le système avec le milieu extérieur,

-     Par travail W et / ou par transfert thermique Q :

Établissement d’un bilan énergétique :

-     Il faut :

-     Définir le système au repos macroscopique, l’extérieur est alors le reste de l’Univers ;

-     Écrire le premier principe de la thermodynamique ;

-     Relever tous les transferts d’énergie ayant lieu entre le système et le milieu extérieur

-     Repérer le sens de chaque transfert d’énergie ;

-     Attribuer un signe positif si l’énergie est reçue par le système ;

-     Attribuer un signe négatif si l’énergie est cédée par le système ;

-     Effectuer la somme de tous ces transferts :

-     Si la somme est positive, l’énergie interne du système a augmenté ;

-     Si la somme est négative, l’énergie interne du système a diminué.

Énergie interne d’un système incompressible :

-     Lorsque l’on augmente la température d’un système incompressible,

-     L’énergie cinétique des entités chimiques qui le constitue augmente ;

-     Donc son énergie interne U augmente.

Transfert par chaleur produisant une élévation de température (sans changement d’état) :

-     La variation d’énergie interne ΔU d’une masse m de substance dont la température varie d’une valeur initiale θ_i à une valeur finale θ_f, sans changement d’état, est donnée par la relation suivante :

-     On peut travailler avec la température absolu T en kelvin (K)

-     Car : ΔT = Δθ